เคยสงสัยหรือตั้งคำถามกันบ้างไหมว่า จุดสิ้นสุดความสามารถของคอมพิวเตอร์หรือเทคโนโลยี จะสิ้นสุดอยู่ได้ที่ตรงไหน เมื่อไหร่ และอย่างไร วันนี้มีตัวอย่างหนึ่งของการพัฒนาทางคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยี ที่เกินคำว่า ขั้นสุด อย่างการพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์แบบใหม่ที่มีชื่อว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัม (Quantum Computer)  วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์แบบก้าวกระโดด แต่ก็ยังมีอีกหลายคนที่ไม่รู้จัก หรือเพิ่งจะได้ยินชื่อนี้เป็นครั้งแรก และนี่อาจเรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกหรือการปฏิวัติเทคโนโลยีก็ว่าได้ คอมพิวเตอร์ควอนตัม คืออะไร แตกต่างจากคอมพิวเตอร์ที่เราใช้กันอย่างไร และเราจะได้ประโยชน์อะไรจากเทคโนโลยีนี้บ้าง ก็ต้องมาดูกัน

ภาพ  คอมพิวเตอร์ระบบควอนตัมโดยใช้เทคโนโลยีการกักขังประจุ

ที่มา: http://jqi.umd.edu/sites/default/files/styles/article_lead/public/images/cover_gallery.jpg?itok=G0H5KRxw

          เราคงเคยได้ยินชื่อ กฎของมัวร์ (Moore’s law) กันมาบ้าง  ก็พอจะทราบกันดีเกี่ยวกับการพัฒนาประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์ในวงจรไอซี ให้มีการทำงานหรือมีความเร็วในการประมวลผลที่ดีขึ้นไวขึ้น ในอัตราโดยเฉลี่ยวก็ราว ๆ ทุก ๆ 2 ปี โดยในแต่ละครั้งนั้นก็มีสมรรถนะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวกันเลยทีเดียว แต่ในที่สุดก็อาจมาถึงจุดที่เรียกว่าขั้นสุดของการพัฒนา เมื่อการพัฒนาในแต่ละครั้งก็จะทำให้ทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง ๆ จนขนาดจะเข้าใกล้อะตอมแล้ว แล้วจะทำอย่างไรเมื่อมาถึงขั้นนี้

          แต่นี่ยังไม่ใช่ทางตันของการพัฒนาอย่างแน่นอน เมื่ออัศวินขี่ม้าขาวก็ปรากฏตัวมาช่วยได้ทันเวลาพอดี  ควอนตัม (Quantum) ความรู้พื้นฐานทางด้านฟิสิกส์ ได้รับบทเป็นพระเอกของเรื่องนี้  ฟิสิกส์ควอนตัม หรือควอนตัมเทคโนโลยี ซึ่งจะเข้ามามีบทบาทเป็นอย่างมาก ในทุก ๆ เทคโนโลยีแห่งอนาคต

จุดเปลี่ยนคือจุดเด่น

          เปลี่ยนที่ว่าคือ การเปลี่ยนแปลงโดยนำหลักการของฟิสิกส์ควอนตัม มาคำนวณและเรียกชื่อใหม่ในนาม  “การประมวลผลควอนตัม” (Quantum Computing)  จนเกิดจุดเด่นเมื่อมีคนสามารถพัฒนาอัลกอริทึมหาตัวประกอบเฉพาะของจำนวนเต็มขนาดใหญ่ได้สำเร็จ โดยถือว่าสร้างกระแสในวงกว้างของวงการด้านวิทยาการคำนวณและการเข้ารหัสเป็นอย่างมาก

สมบัติของฟิสิกส์ควอนตัม ถูกนำมาใช้อย่างไร

        เมื่อมีพระเอกก็ต้องมีนางเอง แนะนำให้รู้จักกับ “คิวบิต” (Qubit) หน่วยข้อมูลที่เล็กที่สุดในคอมพิวเตอร์ควอนตัม เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าการประมวลผลของระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน  เป็นการประมวลผลที่ทำงานบนแผงวงจร แทนค่าข้อมูลด้วยบิต (Bit) ข้อมูลบิตดังกล่าวประกอบด้วย 0 กับ 1 ทีละตัวแล้วนำไปประกอบกัน

        แต่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งใช้อะตอมที่มีคุณสมบัติสามารถประมวลผลเป็นตัวเลข 0 หรือ 1 พร้อมกันได้ หรือเรียกว่ามีสถานะพิเศษที่เรียกว่า superposition เป็นสถานะที่บิตเป็นทั้ง 0 และ 1 ในเวลาเดียวกัน เลียนแบบสถานะ quantum superposition ของอนุภาคขนาดเล็ก โดยบิตในคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี้มีชื่อเรียก ว่า “คิวบิต” (qubit มาจากคำว่า quantum bit)  หรือสรุปก็คือ เราเปลี่ยนการประมวลผลจากบิตมาเป็นคิวบิต ซึ่งทำงานได้เร็วกว่ามหาศาลนั่นเอง

          และทั้งหมดที่กล่าวไปนั้นเอง จึงกลายเป็นจุดเปลี่ยนแปลงสำคัญของวงการไอทีที่ปรับเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงานของคอมพิวเตอร์ให้มีสมรรถนะเรียกได้ว่าจากหน้ามือเป็นหลังมือ สรุปเป็นตัวอย่างได้ดังนี้

• สามารถทำงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันล้านเท่า Qubit สามารถทำงานกับอะตอมที่เป็น Qubit ด้วยกันโดยไม่ต้องผ่านสื่อกลาง ทำให้ สามารถประมวลผลร่วมกันได้ราบรื่นและรวดเร็ว รวมไปถึงรองรับการทำงานในรูปแบบ Multitasking ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• สามารถถอดการเข้ารหัสได้อย่างง่ายและรวดเร็วซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางด้าน Online Security
• ทำให้การพัฒนากระบวนการเรียนรู้ของ AI (Artificial intelligence) เป็นไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
• ทำให้เกิดความแม่นยำและรวดเร็วในการคำนวณเพื่อการทดลองทางด้านเคมี ด้านชีววิทยา ส่งผลดีต่อการพัฒนาระบบการรักษาทางการแพทย์
• ทำให้เกิดการพัฒนาข้อมูลที่รวดเร็วและแม่นยำด้านการพยากรณ์อากาศ
• ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการพัฒนาด้านการคมนาคม

             สรุปแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็คือคอมพิวเตอร์ที่เอาสมบัติของฟิสิกส์ควอนตัมมาใช้ในการประมวลผลนั่นเอง

แหล่งที่มา

Thanyavuth Akarasomcheep. รู้จัก Quantum Computer เทคโนโลยีที่จะ Disrupt โลกทั้งใบ (ตอนที่ 1: Quantum Computer คืออะไร?). สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก https://medium.com/scale360-engineering/quantum-computer-2fde1b21427e

ปกรณ์ ลี้สกุล.(2561, 17 มกราคม) . รู้จัก Quantum Computer เทคโนโลยีที่จะ Disrupt โลกทั้งใบ (ตอนที่ 1: Quantum Computer คืออะไร?. สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก https://thestandard.co/quantum-computer-1/

ปกรณ์ ลี้สกุล. (2561, 18 มกราคม) . รู้จัก Quantum Computer เทคโนโลยีที่จะ Disrupt โลกทั้งใบ (ตอนที่ 2: เรายืนอยู่ ณ จุดไหน?). สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก https://thestandard.co/quantum-computer-2/

Littletail. (2559, 3 กรกฎาคม) .คอมพิวเตอร์ควอนตัมเบื้องต้น: เรามาถึงจุดที่คอมพิวเตอร์ต้องพึ่งฟิสิกส์ควอนตัมกันแล้ว. สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก https://www.blognone.com/node/82946

DIGITAL VENTURES. (2561, 27 กุมภาพันธ์) . Quantum Computing อนาคตของคอมพิวเตอร์ จิ๋วระดับอะตอมแต่เร็วพลิกโลก. สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก http://dv.co.th/blog-th/quantum-computing/

DIGITAL VENTURES. (2561, 31 มีนาคม) . เจ้าเครื่อง Quantum Computer หน้าตาเป็นอย่างไร ส่องดูกลไกเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกตอนนี้. สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2561. จาก http://dv.co.th/blog-th/quantum-computer-hardware-computing/